标签: 信号保真度

    《力科周末文章四周年180期合集》的CD已经制作完成,过去两周里我们收到了众多各地朋友“雪花一样飘来”的邮件，在上上周一的高峰时间,8：30-9：30的时间段里居然收到了60多封邮件，平均一分钟一封,有的间隔只有几秒时间。 很多平时潜水的朋友都发来了措词非常热烈的勉励之语。　我即使不煽情，你也知道我的感动！　  谢谢你，所有有心收藏我们CD并热心传播的朋友，所有关注、关心、鼓励和支持的朋友！     我以激动的心颤抖的手,一封一封地回复了所有的来信。 在收信的时候希望再多一封,再多100封,在回信的时候就象小时候炎炎夏日里在田里割稻,希望稻子快点割完。 我在按6西格玛的标准要求我的同事在处理CD邮寄工作时要“一个都不能少”，因为虽然我们同时收到很多邮件，但每一个愿意收藏我们CD的朋友，您是“唯一的”。 即使如此,我怕还是有工作没做到位的地方。　如果您到目前为止还没有收到我们的CD，请来信告知我，我们将重新寄送。 当然，直到现在还没有来信要CD的,现在来信也不迟。 欢迎来电来函！   　有些朋友误会了,以为这CD的“周末文章”不只是周末邮件中附件的技术文章，还包括这邮件正文的“散侃”部分。CD中是没有散侃部分的。 之前也不少朋友建议将这散侃部分整理成集，甚至出版。 谢谢这些朋友的热捧,可是我窃以为万万不可呵——这些散侃也许曾激起您的共鸣,但总觉得没有到可以传世的价值，不象我的关于触发，关于眼图等技术文章那么有价值呵。  我连自己也不曾想到要收集这些文章，如果博客上和邮件系统里找不到,我也就找不到这些文章了。 如果我真的将这些文章整理后刻成光盘,虽然我可以说是因为很多朋友热情的建议,但其实骨子里一定是我自己失去了对自己的清醒认识,自恋到顶了。  不过这些散侃倒是真的可以整理起来，以资将来我年老体衰时作为青春奋斗和个人意志力的一种纪念。    我总爱浮想联翩，写到总我想到最近看的两本极好的书,《1912-1928:文武北洋.枭雄篇》和《1912-1928:文武北洋.风流篇》，这两本书分别写了武人袁世凯，黎元洪,段祺瑞,吴佩孚，张作霖和文人陈独秀，李大钊，章士钊，杨度。　这些人除了李大钊是我们教科书中的“好人"，其它的都是教科书中的反面人物或者是说至今没有盖冠定论的人物。　作者调查的历史真相和我们教科书的很多结论大相径庭，这令我对世间真相充满了“迷惘”。　书中写陈独秀的文字看了最令人动容,作为为之充满了个人感情。　这是一本令人惊骇的书。　　     朋友们会疑问为什么我的思维跳跃这么大,会联想到这两本书呢?　是因为我联想到袁世凯战胜不了自己，逆历史车轮悍然称帝,虽表面看来是被杨度等人唆使，但更多是他本人灵魂深处的问题。　人的联想就是这样,有一个相关点就跳过去了。人的这种发散性思维在会议中就表现为开着开着就跑题了。　所以我老板的会议规则第一条很重要：话题集中,不允许讨论一个话题时动不动发散到另外的话题上。     我的思维又开始发散了,我现在脑子里想到的是一位朋友曾经对我说的一句话,话说安徽是南北交汇之地,出的历史名人是思想上很超前的人,特别是近代,影响中华民族最深远的几个代表人物是李鸿章,陈独秀和胡适。　这些人又都是难以盖冠定论的,也是近年来最受学术界要求正史重新评价呼声最高的几个人。　当然还有一些难以定论的人诸如曹操,朱元璋，段祺瑞等。　不知道我的安徽老乡是否还能列出另外一些类似的矛盾的安徽人呵:-)　 所谓历史真相，无所谓有,也无所谓无，所以关于历史的文学创作，各种电影电视和书籍层出不穷，历史总是被消费的,历史真相是取决于当时的话语权掌握在谁的手中。　我的真相观总是定格在“秦始皇”电影中的那句台词。当荆轲刺秦王被抓后,荆轲说,历史会惩罚你的（这句台词不详）。秦说，“哼，历史是朕令人写的。”　当代的我们无法知道很多当前事情的真相,未来的历史学家只能依靠当代的各种记录来分析真相，那么真相是依据什么呢?　     人们总有追求真相的本能冲动，示波器的测量中,真相就在于示波器的测量结果到底是否代表了信号的真实情况。这个问题的拷问常令我陷入死循环的深渊，最终是不知道哪个是鸡，哪个是蛋。　但真实信号的真相总存在的,就象历史的真相总是有的。　我们要努力地寻找一种最能反应真相的仪器来测量信号？　这种追求就是对信号保真度的追求。　我在培训中也常说的一句话是,要实现对信号的高保真的捕获，这是所有测量的前提。　关于信号保真度的问题是不次于抖动测量的博大精深，今天我们分享的附件文章是谈到ADC的位数对信号保真度的影响,以及为什么12位ADC的示波器具有原理上更高的信号保真度。　如果您在努力追求信号的真相,请选择世界上唯一的12位ADC的示波器－－WaveRunner HRO 6Zi系列。    　各位朋友，顺祝夏安!

示 波器信号保真度系列之一 —— 抖动噪声基底和时基抖动、垂直噪声的关系                                  美国力科公司   Jesse Smith 数字示波器的抖动噪声基底 (Jitter Noise Floor) 指标经常被误会和误用，因此我们认为有必要澄清抖动噪声基底指标到底是什么含义，从而使用户能准确地评估仪器的具有的抖动测量能力。     让我们先直接来说明这些术语的含义吧。 抖动噪声基底是示波器本身对抖动测量结果贡献的整体噪声，它经常被标定为统计结果，用有效值或标准偏差值（在平均值为零时，标准偏差值和有效值相同）来表示。如果抖动噪声基底远小于您希望测量的信号抖动，那么示波器是您测量该抖动的正确仪器，相反，如果抖动噪声基底高于您希望测量的抖动，那么示波器就不是合适的仪器。时基抖动（ timebase jitter ）是抖动噪声基底的一部分，它源于示波器的时基 (clock) 的抖动，即输入信号在被采样的时间上的抖动。 抖动噪声基底的另外一部分来自于示波器的垂直噪声（ vertical noise ）。抖动测量是基于信号与某阈值的交叉点的时刻与理想中它应该和某阈值交叉点的时刻进行比较后的结果。垂直噪声带来了测量的误差，看起来是添加了更多的抖动。误差的大小取决于噪声的大小以及信号在阈值位置的转换速率（斜率）。更大的噪声意味着更大的抖动。更快的斜率意味着更小的抖动。图 1 说明了垂直噪声如何转换为抖动。等式（ 1 ）说明了如何基于垂直噪声的标准偏差和信号的斜率来计算垂直噪声带来的抖动。     图 1 垂直噪声带来抖动 抖动噪声基底是时基抖动和垂直噪声引起的抖动的有效值之和。等式（ 2 ）说明了它们之间的关系。当垂直噪声等于零或者斜率无穷大时，抖动噪声基底等于时基抖动。图 2 表示了抖动噪声基底，时基抖动和垂直噪声在不同斜率时引起的抖动之间的关系（图表中是假设正弦信号满栅格，信噪比为 36dB ）。   图 2 抖动噪声基底和时基抖动、垂直噪声引起的抖动之间的关系 如前所述，抖动噪声基底取决于示波器的垂直噪声，输入信号的斜率和示波器的时基抖动。当比较示波器的抖动性能时，非常重要的一点是要理解抖动噪声基底或时基抖动是否被正确地标定了。如果对抖动噪声基底进行标定，您还需要知道垂直噪声和相应的信号斜率。当决定是否可以用某款示波器测量您的 DUT 的抖动，您需要计算对于您特定设置下的抖动噪声基底。为此，测量示波器的噪声的标准偏差（将示波器设置为您将要测量自己的 DUT 的抖动的状态，去掉信号，测定 stdev 值），估计信号的斜率（力科示波器有斜率测量参数），计算垂直噪声引起的抖动大小。 datasheet 中的抖动噪声基底一般是基于经常用到的斜率 / 噪声测量到的，如果由于垂直噪声引起的抖动大于 datasheet 中的值，您应当使用您自己的抖动噪声基底。 （美国力科公司深圳代表处 汪进进 译）